פתרונות תרמיים של ציוד כוח אלקטרוני בשימוש נפוץ

   ציוד אלקטרוני כוח מודרני מתפתח במהירות לקראת אינטגרציה גבוהה, הרכבה בצפיפות גבוהה ומהירות פעולה גבוהה. בתור הליבה של ציוד אלקטרוני כוח, השבב עובד מהר יותר ויותר, צורך יותר ויותר חשמל ופולט יותר ויותר חום. אם יכולת פיזור החום של המכשיר אינה חזקה, פיזור הכוח יגרום לעליית הטמפרטורה של האזור הפעיל של השבב וטמפרטורת הצומת במכשיר.

לשיעור הכשל של רכיבים יש קשר אקספוננציאלי עם טמפרטורת הצומת שלהם, והביצועים יורדים עם עליית טמפרטורת הצומת. שיעור הכשל גדל פי שניים עבור כל עלייה של 10 מעלות בטמפרטורת העבודה של רכיבים.

לכן, על מנת לשפר את ביצועי העבודה והאמינות של ציוד אלקטרוני כוח, יש צורך ודחוף יותר לבצע תכנון תרמי סביר עבור ציוד אלקטרוני ולנקוט אמצעי פיזור חום חיצוניים סבירים. כיום, טכנולוגיות פיזור החום הנפוצות של ציוד אלקטרוני כוח כוללות קירור אוויר, קירור נוזלי, טכנולוגיית צינור חום וכו'.

קירור אוויר:

שימוש בגוף קירור מקורר באוויר לקירור שבבים אלקטרוניים היא שיטת פיזור החום הפשוטה, הישירה והנמוכה ביותר. באופן כללי, טכנולוגיית קירור אוויר או קירור אוויר מאולץ משמשת בעיקר במכשירים או בציוד אלקטרוני עם צריכת חשמל נמוכה או בינונית. נכון לעכשיו, נעשה שימוש במאווררים מתקדמים ובגוף קירור מותאמים בשטח גדול. קיבולת הקירור של טכנולוגיית קירור האוויר יכולה להגיע ל-50W · ס"מ-2. העיקרון של גוף קירור מקורר אוויר הוא פשוט מאוד: החום המופץ על ידי השבב מועבר לבסיס המתכת באמצעות חומרי מליטה, ולאחר מכן אל גוף הקירור, החום מתפזר לאוויר באמצעות הסעה טבעית או הסעה מאולצת. הולכה והסעה הן שתי שיטות העברת חום עיקריות. כדי להעביר את החום שמפזר השבב לסביבה האטמוספרית בתנאי הטמפרטורה המותרים, ניתן לאמץ את השיטות הבאות לחיזוק הולכה והקירור התרמי בהסעה.

קירור נוזלי:

קירור נוזלי נקרא גם קירור מים. יעילות הקירור שלו גבוהה, מוליכות החום שלו יותר מפי 20 מזו של קירור אוויר מסורתי, ואין רעש גבוה של קירור אוויר, מה שיכול לפתור טוב יותר את בעיות הקירור והפחתת הרעש. ניתן לחלק באופן גס את מכשיר הקירור הנוזלי לארבעה חלקים: משאבת מים מיקרו, צינור במחזור, קופסת ספיגת חום וגוף קירור. העיקרון של פיזור חום קירור מים הוא פשוט מאוד. פיזור חום לקירור מים הוא מכשיר זרימת נוזל סגור, באמצעות הכוח שנוצר על ידי המשאבה, זרימת הנוזל במערכת הסגורה מקודמת, והחום שנוצר מהשבב שנספג בקופסת ספיגת החום מובא למכשיר פיזור החום עם שטח גדול יותר לפיזור חום דרך מחזור הנוזל. הנוזל המקורר חוזר לציוד ספיגת החום שוב לקירור במחזור רציף.

טכנולוגיית Heatpipe:

צינור חום הוא אלמנט חילופי חום עם יעילות העברת חום גבוהה. העברת החום בין נוזלים קרים לחמים משולבת על ידי תהליך שינוי הפאזה של אידוי ועיבוי של מדיום עבודה בצינור החום. המוליכות התרמית המקבילה שלו יכולה להגיע לפי 103 ~ 104 מזו של מתכת. בהשוואה לציוד פיזור חום מסורתי, צינור חום אינו צריך לצרוך חשמל, יש לו גודל שטח קטן ויכולת קירור גבוהה, העברת החום ליחידת שטח גבוהה. כאלמנט מוליך חום יעיל, צינור החום מתאים לפיזור חום תחת שטף חום גבוה וניתן להשתמש בו עבור רכיבים אלקטרוניים כדי להשיג קצב ייצוא חום גבוה. נכון להיום, עוצמת פיזור החום המקסימלית של רדיאטור צינור החום המוכר לפיזור חום של רכיבים אלקטרוניים בעלי הספק גבוה הגיעה ל-200W · ס"מ-2.

לפתרונות קירור תרמיים שונים יש יתרונות וחסרונות שונים. ביישום מעשי, יש לבחור שיטות פיזור חום מגוונות בהתאם לצרכי ציוד החשמל. רק בדרך זו הציוד האלקטרוני יכול לתת משחק מלא לביצועים המרביים שלו ולחיי השירות היציבים שלו.